人源类器官的心脏-器官间通讯研究进展及其应用

心血管疾病(CVDs)与其他器官病理学密切相关，器官间复杂相互作用在疾病发生发展中起关键作用。在病理条件下，交感神经刺激调节肾小球滤过率和血压，形成心脏 - 大脑 - 肾脏轴的相互关系。炎症反应通过细胞因子分泌促进心脏与肺、肝脏的相互连接通讯，胃肠道微生物菌群改变和大脑神经损伤也与心血管疾病密切相关。动物模型虽是研究复杂器官间通讯的宝贵工具，但存在基因表达和环境因素的种间差异，难以完全复制人类条件。因此，迫切需要体外人源类器官或组织模型来更真实地模拟生理和病理机制。

2025 年 3 月 28 日，苏州大学附属第一医院雷伟发表在Journal of Translational Medicine上题为Advances in humanoid organoid-based research on inter-organ communications during cardiac organogenesis and cardiovascular diseases的综述介绍人类多能干细胞(包括人类胚胎干细胞和人类诱导多能干细胞)的发现和发展开启了人类特定器官发育和疾病研究的新时代。其中，hiPSCs能够忠实复制患者的遗传背景，成为研究病理状况下细胞 - 细胞相互作用和器官间通讯的无价体外平台。随着生物技术和组织工程的不断进步，三维类器官技术如多谱系类器官、组装体和芯片上类器官等不断发展，为从hiPSCs构建功能性人源类器官提供了巨大潜力。此外，新兴的组学技术如单细胞和空间转录组学能够对这些异质和复杂组织进行更精细分析。

图示描述

1，Humanoid Organoid模型在心-器官相互作用研究中的应用。该图1展示了基于人类诱导多能干细胞(hiPSC)衍生的二维(2D)和三维(3D)模型在研究心脏与其他器官相互作用中的应用。图中描述了三种主要模型：hiPSC衍生的多谱系类器官、组装体和类器官芯片。这些模型通过模拟心脏发育过程中的胚层相互作用以及心脏与肺、肝、肾等其他器官的复杂相互作用，为系统性疾病的研究提供了重要平台。这些技术的结合使用，有助于更深入地理解心脏与其他器官在生理和病理条件下的通信机制。

2,，使用hiPSC衍生的2D和3D模型研究心-器官相互作用的进展。图2概述了使用hiPSC衍生的2D细胞共培养系统、3D类器官和微流体芯片技术在心-器官相互作用研究中的最新进展。通过结合单细胞转录组学和空间转录组学等高通量测序技术，研究人员能够更深入地探索心脏与多个器官在复杂疾病中的相互作用。这些技术的进步为体外研究心脏相关多器官功能障碍综合征提供了可能，有助于推动个性化精准医疗的发展。

全文总结

本研究综述了基于hiPSC衍生的心脏-器官间通讯模型的最新进展，为心血管疾病研究带来了新视角。这些模型模拟了复杂的器官间相互作用，克服了传统动物模型的物种差异，提供了更接近人体生理条件的研究平台。二维共培养模型揭示了神经系统和免疫系统对心肌细胞的调节作用，多谱系类器官模型则有助于理解心脏与内胚层器官的协同发育。类器官组装体和芯片技术的应用进一步拓展了模拟心脏与多器官系统复杂相互作用的可能性。这些成果不仅深化了对心脏-器官间通讯的理解，还为开发精确的心血管疾病治疗策略提供了依据。随着生物技术和微流体装置等技术的进步，类器官模型将持续发展，增强对心血管疾病的理解，促进更有效的预防和治疗策略的开发，最终改善患者的生活质量和生存率。